Composite bronze

Impression 3D FDM – test d’un composite chargé en poudre de bronze

Cette réalisation était un essai autour d’un filament FDM un peu particulier : un plastique chargé en poudre de bronze. L’objectif était avant tout de tester le comportement de ce matériau en impression 3D et d’observer ce qu’il était possible d’obtenir après un post-traitement par polissage.

À l’impression, la pièce ne ressemble pas nécessairement à ce que l’on imagine lorsqu’on parle de bronze. Le matériau reste avant tout un filament composite destiné à être extrudé par une imprimante FDM. La poudre métallique présente dans le filament lui donne cependant des caractéristiques visuelles particulières, qui deviennent beaucoup plus intéressantes après le traitement de surface.

C’est justement ce qui nous intéressait dans cet essai : ne pas juger le matériau uniquement à la sortie de l’imprimante, mais regarder comment son aspect évolue après différentes étapes de finition.

La première étape a donc consisté à préparer le modèle comme pour une impression FDM classique. Le choix de l’objet à imprimer permettait de mettre en évidence les surfaces et les détails susceptibles d’être révélés après polissage. Pour ce type de test, la géométrie de la pièce est finalement presque aussi importante que le matériau lui-même. Une forme comportant différentes surfaces et quelques détails permet de mieux observer le comportement du composite.

L’impression a ensuite été réalisée en FDM.

Comme pour tout filament particulier, le comportement du matériau doit être observé pendant la fabrication. Il ne s’agit pas simplement de remplacer un filament standard par un autre et de conserver systématiquement les mêmes paramètres. Le matériau possède ses propres caractéristiques et la qualité de l’extrusion doit être surveillée.

Une fois la pièce imprimée, nous avons obtenu un objet présentant l’aspect caractéristique du filament composite. À ce stade, les couches d’impression restent visibles et le rendu ne correspond pas encore à l’aspect métallique recherché.

C’est ici que commence la partie la plus intéressante de l’essai : le post-traitement.

Le polissage permet progressivement de modifier l’apparence de la surface. En travaillant la pièce, les couches et les petites irrégularités deviennent moins visibles et la présence de la poudre de bronze dans le matériau commence à participer davantage au rendu final.

Le résultat dépend évidemment de la manière dont la surface est travaillée. Un polissage léger permet de conserver davantage l’aspect issu de l’impression, tandis qu’un travail plus poussé permet d’obtenir une surface plus régulière et de faire davantage ressortir l’aspect métallique.

C’est un point intéressant avec ce type de filament : l’impression ne constitue finalement que la première partie du travail.

La pièce sort de la machine avec la forme souhaitée, mais c’est le traitement de surface qui va largement déterminer son apparence finale. On passe donc d’une fabrication additive par dépôt de couches à une étape de finition beaucoup plus manuelle.

Le polissage permet également de faire ressortir les reliefs et les détails de la pièce. Les arêtes, les surfaces courbes et les différentes zones du modèle réagissent différemment au traitement. Cela donne progressivement un aspect plus proche de celui que l’on attend d’un matériau métallique.

Il faut toutefois garder à l’esprit que l’on reste sur un matériau composite : il ne s’agit pas d’une pièce entièrement fabriquée en bronze massif. Le bronze est présent sous forme de poudre dans une matrice plastique. L’intérêt du matériau réside donc autant dans son aspect que dans la possibilité d’obtenir une pièce imprimée en 3D présentant un rendu différent après finition.

Pour nous, ce test était justement l’occasion de voir jusqu’où il était possible d’aller avec cette combinaison entre impression FDM et travail de surface.

Le résultat dépend beaucoup de la patience consacrée au polissage. Une impression réalisée avec soin constitue une bonne base, mais elle ne donne pas nécessairement immédiatement le rendu final. Il faut progressivement travailler la surface pour obtenir l’aspect recherché.

Cette étape permet également de mieux comprendre les limites du procédé. Toutes les géométries ne réagissent pas de la même manière au polissage. Les zones difficiles d’accès, les creux ou les détails très fins demandent davantage d’attention. Il faut donc réfléchir dès la conception à la manière dont la pièce pourra être finie après impression.

C’est une considération que nous retrouvons régulièrement avec les matériaux composites. Le procédé de fabrication ne doit pas être pensé uniquement jusqu’à la sortie de l’imprimante. Le résultat final dépend de l’ensemble de la chaîne : conception, impression, nettoyage et post-traitement.

Dans le cas de ce test bronze, cette dernière étape est particulièrement importante. Le polissage transforme progressivement l’aspect de la pièce et permet de mettre en valeur la présence de la poudre métallique dans le filament.

Ce type de matériau ouvre ainsi des possibilités intéressantes pour certaines pièces décoratives, objets de présentation, reproductions ou prototypes pour lesquels on recherche un aspect différent de celui d’un plastique classique.

L’intérêt est également de pouvoir conserver la liberté de conception propre à l’impression 3D. La pièce est créée à partir d’un modèle numérique et peut donc être modifiée, redimensionnée ou reproduite relativement facilement. Le composite permet ensuite d’obtenir un rendu qui, après finition, s’éloigne fortement de l’aspect habituel d’une pièce FDM.

Cette réalisation nous a donc permis de tester une autre manière d’utiliser l’impression 3D : non pas uniquement pour obtenir rapidement une pièce en plastique, mais pour créer une base pouvant ensuite recevoir un véritable travail de finition.

Le contraste entre la pièce brute et la pièce polie est finalement ce qui rend l’essai particulièrement intéressant. La forme est produite par l’imprimante, couche après couche, puis son apparence évolue grâce au travail manuel réalisé ensuite.

Pour OBJET MAKER, ce type d’essai permet aussi de mieux connaître les possibilités offertes par les différents filaments composites disponibles en FDM. Chaque matériau peut présenter un intérêt particulier et, dans certains cas, le post-traitement devient une partie essentielle de la réalisation.

Ce test de composite bronze montre ainsi qu’une impression 3D peut être considérée comme une première étape plutôt que comme un résultat définitif. Le fichier numérique donne la forme, l’impression permet de la matérialiser et le polissage vient ensuite révéler le caractère particulier du matériau.

Au final, cette pièce constitue donc autant un objet imprimé qu’un essai de fabrication. Elle nous a permis d’observer le comportement d’un plastique chargé en poudre de bronze, de tester sa finition et surtout de constater l’effet du polissage sur son aspect final.